AUTOSAR通信之CanIf模块简介1

1 位置和作用

如图1所示，CAN接口模块（下文简“CanIf”）位于底层CAN驱动（CanDrv）、CAN收发器（CanTrcv）和上层通信服务层（CanSm、CanNm）、CAN传输协议（CanTp）、PDU路由器（PduR）之间。它表示上层通信层的CAN驱动程序服务接口。

图1 CanIf的位置

CanIf提供了独特的接口来管理不同CAN硬件，如CAN控制器和CAN收发器。同时，基于物理CAN通道相关的CAN状态管理器模块（CanSm）可以控制多个底层内部和外部的CAN控制器或CAN收发器。

CanIf由与CAN硬件无关的任务组成，属于ECU CAN通信驱动程序。CanIf满足PduR和AUTOSAR COM栈上层通信模块的控制流和数据流要求：发送请求处理、发送确认、接收指示、错误通知和CAN控制器的启动/停止，从而唤醒或参与网络。它的数据处理和通知API基于CAN L-SDU，用于控制和模式处理的API提供了CAN控制器相关的视图。

图2 CanIf模块和其他模块的关系

在发送请求时，CanIf用相应的参数完成L-PDU的传输，并通过对应CanDrv将CAN L-PDU转发给CAN控制器。在接收端，CanIf将接收到的I-PDU作为I-SDU分发到上层模块。接收L-SDU和上层之间的分配是静态配置的。在传输确认时，CanIf负责向上层发送传输成功的信息。

CanIf提供对CAN驱动程序的通信抽象访问和CAN收发驱动程序服务，用于对CAN网络的控制和监视。CAN接口将CAN状态管理器的状态向下转发到底层CAN驱动程序，向上CAN接口模块将CAN驱动程序或 CAN收发器驱动程序传递到相应的NM模块。

2 上下层关系

上层

AUTOSAR BSW分层架构中，CanIf的上层可以是PduR，可以是CanNm，可以CanTp，可以CanSm，EcuM或复杂的驱动模块CDD，普遍标定协议模块XCP，全局时间同步模块CanTSyn ，J1939传输层模块 J1939Tp和J1939网络管理模块 J1939Nm。

CanIf使用的API由通知服务组成，它们将CAN相关数据传输到目标上层。这些服务的调用参数指向CanDrv中的缓冲信息，或者直接指向CAN硬件。另外，CanIf支持对总线镜像模块的调出，来报告接收和传输帧的内容。EcuM会初始化CanIf。

下层

CanIf的下层模块主要是CAN驱动程序CanDrv。由于CanIf在AUTOSAR BSW架构中的地位，它与CanDrv有着密切的关系。CanDrv只提供对CAN控制器的硬件抽象访问，但是CanDrv会检测和处理CAN控制器的事件，并将这些事件通知到CanIf。CanIf将CanSm的操作模式请求传递给相应的底层CAN控制器。

CanDrv提供了标准化的L-PDU，以确保CanIf的硬件独立性。指向这个规范化的L-PDU的指针要么指向一个临时缓冲区，要么指向依赖于CAN硬件的CanDrv。CanDrv调用的回调服务是在CanIf中声明和实现的。由CanIf调用的回调服务被声明并放置在对应的上层通信服务层中，如PduR、CanNm、CanTp。

配置的CAN控制器的数量不一定是使用的CAN收发器的数量。如果多个不同类型的CAN控制器在同一个CAN网络上运行，一个CAN收发器是足够的，但是根据CAN控制器设备的类型，需要一个或两个不同的CanDrv。

第二个可用的底层CAN设备驱动程序是CAN收发器CanTrcv。

每个CanTrcv对CAN收发器进行操作模式的控制。CanIf只是将几个底层CanTrcv的API映射到一个惟一的API，因此，CanSm能够触发相应CAN收发模式的转换。CanIf中不执行属于CanTrcv所控制的功能。

CanIf将所有底层CanTrcv的下列服务映射到一个惟一的接口：

• 唯一的CanTrcv模式请求和读取服务来管理每个底层CAN收发设备的操作模式；
• 为CAN收发器读取服务，唤醒原因支持；
• 模式请求服务启用、禁用、清除唤醒事件状态使用的每个CAN收发器（CanIf_SetTrcvMode）。

3 配置

CanIf的设计经过优化，以管理CAN协议的特定功能和用于底层CAN控制器的处理。

CanIf不需要重构就可以更改CAN配置。函数CanIf_Init()从配置容器和参数中获取所需的CAN配置信息。

可以获取到的信息包括：

• CAN控制器的数量。CAN控制器的数量对于发送和接收I-PDU的调度以及对可用CAN驱动程序状态的控制是非常必要的，如下图CanIfCtrlDrvCfg。

• 硬件对象句柄的数目。为了监督发送请求，CAN接口需要知道HTH的数量以及每个HTH与相应的CAN控制器之间的分配，如下图CanIfHthCanCtrlIdRef和CanIfHthIdSymRef。

• 通过每个硬件对象的过滤器所接收到的CAN ID的范围。CAN接口使用HRH和L-PDU之间的固定分配，在相应的硬件对象中接收，进行搜索算法，见下图CanIfHrhSoftwareFilter，CanIfHrhCanCtrlIdRef和 CanIfHrhIdSymRef。

CanIf需要所有已使用的上层通信服务层和L-SDU的信息来分配。为了在AUTOSAR COM栈中集成CanIf，必须在配置时设置以下信息：

• 传递上层模块，并为每个传输L-SDU传输I-PDU，用于发送确认服务的调度，参见CanIfTxPduId。

• 接收上层模块并为每个L-SDU接收I-PDU。用于接收指示期间的L-SDU调度，参见 CanIfRxPduId。

ECU连接到一个或多个CAN网络，CanIf需要控制器和ECU的描述。因此，以下信息是从AUTOSAR系统配置的一部分CAN通信矩阵中获取得到，见CanIfTxPduCfg和CanIfRxPduCfg：

• ECU物理通道上接收的所有I-PDU，用于软件过滤和接收L-SDU调度；
• 所有I-SDU应由ECU上的每个物理通道传递，用于发送请求和发送L-PDU调度；
• L-PDU的属性，包括ID和数据长度，用于软件滤波，接收指示服务，数据长度检查；
• 传输L-SDU的传递模块，即PduR、CanNm和CanTp，用于发送确认服务；
• 接收L-SDU的接收器，即PduR、CanNm和CanTp，用于L-PDU的调度；
• L-PDU和L-SDU名称，用于表示Rx/Tx数据缓冲区的地址；

4 功能服务

CanIf的服务可以分为以下几个主要内容：

• 初始化
• 发送请求服务
• 发送确认服务
• 接待指示服务
• 控制器模式控制服务
• PDU模式控制服务

CanIf的应用模式：

• 中断模式：

CanDrv处理由CAN控制器触发的中断。CanIf在事件发生时得到触发，在这种情况下，在CanDrv中相应的ISR中调用相关的CanIf服务。

• 轮询模式：

由SchM触发CanDrv，并执行后续进程。在这种情况下，必须在定义的时间间隔内，调用下列函数：

• Can_MainFunction_Write
• Can_MainFunction_Read
• Can_MainFunction_BusOff
• Can_MainFunction_Wakeup
• Can_MainFunction_Transceiver

CanIf由CanDrv通知事件接收、发送、BusOff和超时)，这些事件发生在一个CAN控制器中等同于中断驱动操作。CanDrv更新属于CAN控制器中发生事件的相应信息，如接收L-PDU。

• 混合模式：

中断和轮询驱动CanDrv。根据所使用的CAN控制器，该功能可以分为中断驱动和轮询驱动两种操作模式。比如，轮询驱动的FullCAN接收和中断驱动的基本CAN接收，轮询驱动的传输和中断驱动的接收等。

AUTOSAR提供了独特的接口，对三种类型的操作模式都有效。无论是在中断、轮询还是混合处理事件时，CanIf都以相同的方式工作，区别是调用内容不同，还有通知中断的方式:抢占式或协作式。所有服务都是按照配置执行的。

初始化

EcuM调用CanIf的函数CanIf_Init()来初始化整个CanIf。在初始化过程，将对所有全局变量和数据结构初始化，包括标示和缓冲区。EcuM分别通过调用相应的初始化服务来执行CanDrv和CanTrcv的初始化。

在初始化完成后，CAN控制器保持在启动复位后的停止模式。在这种模式下，CanIf和CanDrv既不能发送也不能接收L-PDU。

如果在运行期间需要重新初始化整个CAN模块，EcuM会调用CanSm，通过调用CAN接口模块的API服务CanIf_SetControllerMode()来启动CAN控制器所需的状态转换，具体过程后续介绍CAN状态管理时会展开。CanIf将来自CanSm的调用映射到Candrv的调用上。